Пробоотборник морской "гутизар"

 

(! 49823

О П И С А-Н--И"Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.09.73 (21) 1959287/22-03 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

Е 21В 25/00

Государственный комитет (53) УДК 622.243.5..52 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

С. М. Мамаев (71) Заявитель (54) ПРОБООТБОРНИК МОРСКОЙ «ГУТИЗАР»

Изобретение относится к подводному бурению скважин на больших глубинах в рыхлых отложениях дна океана или моря.

Известны пробоотборники, содержащие керноприемники, которые внедряются в 5 грунт дна за счет вращательного движения (1). Основным недостатком этих установок является то, что для их работы необходима электроэнергия.

Известен также пробоотборник, включа- 10 ющий колонковую трубу с цилиндром и пироклапаном, опорную раму и ресивср (2).

Недостатками его являются необходимость взрыва взрывчатого вещества непо- 15 средственно в морской воде и наличие значительного гидродинамического сопротивления, создаваемого опорной плитой во время движения пробоотборника.

Целью настоящего изобретения является 20 повышение эффективности отбора проб грунта за счет компенсации реактивной силы, действующей на гидроцилиндр колонковой трубы в момент ее внедрения в грунт. 25

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник снабжен упорами-стабилизаторами и поворотным механизмом стабилизаторов с гидроцилиндрами, которые связаны с полость|о гидроцилиндра колонковой тру- 30 бы и через автоматический впускной клапан с окружающей средой, а поворотный механизм стабилизаторов выполнен в виде шестеренчатой передачи с зубчатыми рейками, связанными с гидроцилиндрами.

На фиг. 1, 2 и 3 показан пробоотборник (общие виды в трех проекциях); на фиг. 4, 5 и 6 — то же, в момент внедрения колонковой трубы а в грунт дна; на фиг. 7, 8 и 9 показан поворотный механизм с упорамистабилизаторами, соответственно, перед внедрением в грунт дна колонковой трубы в момент внедрения и после внедрения; на фиг. 10, 11 и 12 показана принципиальная схема гидросистемы пробоотборника; на фиг. 13 показан пробоотборник, разрез

А — А на фиг. 2 без механизма поворота и упоров стабилизаторов; на фиг. 14 показан разрез пироклапана; на фиг. 15 и 16 показан разрез автоматического впускного клапана.

Пробоотборник морской содержит гидроцилиндр 1, который по вертикальной оси пронизывается через уплотнительные манжеты 2 колонковой трубой 3 (см. фиг.

13); последняя крепится в поршню 4 гидроцилиндра 1. На нижнем конце колонковой трубы 3 крепится коронка 5 с поворотным клапаном 6. Диаметр коронки 5 выполнен больше диаметра колонковой трубы 3. На

649823

55 верхней части колонковой трубы 3 имеется резьба. Нижняя часть гидроцилиндра 1 через трубу 7 и обратный клапан 8, блокировочную трубу 9, через пробковый кран 10 сообщается с ресивером 11. Гидроцилиндр

1 вместе с ресивером 11 крепятся к опорной раме 12.

К верхней крышке 13 гидроцилиндра 1 крепится пироклапан 14, состоящий из гнезда 15 для часового механизма и электроисточника (часовой механизм может заменяться датчиком), а также отстойника

16 для улавливания осколков запорного стекла 17 и электродетонатора 18. Запорное стекло 17 вставляется в корпус 19 цилиндрической формы. Сечение его берется из расчета, чтобы в заданный момент времени пропустить достаточное количество морской воды, обеспечивающее внедрение колонковой трубы 3 в грунт дна океана (моря).

Кроме этого, к гидроцилиндру 1 с наружной стороны крепятся два упора-стабилизатора 20 (пластины) и шестеренчатый поворотный механизм с гидроцилиндрами.

Упоры-стабилизаторы 20 несимметрично крепятся к осям ведомых конических шестеренок 21.

Ведомые конические шестеренки 21 находятся в постоянном зацеплении с ведущей конической шестеренкой 22, в свою очередь, коническая шестеренка 22 жестко соединяется с цилиндрической шестеренкой

23, находящейся в постоянном зацеплении с рейкой 24 гидроцилиндра 25, а с противоположной стороны периодически входит в зацепление с рейкой 26 гидроцилиндра 27.

Для смягчения удара поршня 4 гидроцилиндра 1 имеется демпфирующая пружина 28.

В гидроцилиндрах 25 и 27 расположены поршни 29 и 30, а поршень 30, перекрывая полость гидроцилиндра, образует камеру сжатия 31.

Для впуска под давлением морской воды в гидроцилиндр 25 поворотного механизма служит автоматический клапан 32, состоящий из запорного поршня 33, цилиндрика

34 с водопроводящими отверстиями, пружины 35, стального тросика 36 и штуцера 37, а также вмонтированного в его корпус обратного клапана 38 (одного или нескольких, в зависимости от величины пробоотборника). Калиброванное отверстие 39 выбирается с расчетом, чтобы внутри гидроцилиндра 25 не допустить гидравлического удара и в то же время обеспечить плавный о поворот упоров-стабилизаторов 20 на 90 до упоров 40, закрепленных на кронштейне 41.

Непременным условием работы морского пробоотборника является последовательное соединение полости гидроцилиндра 26 с подпоршневым пространством гидроцилиндра 1, а нижняя часть полости гидроцилиндра 1 последовательно соединяется с надпоршневым пространством гидроцилиндра 27, т. е. полости гидроцилиндров

25, 1 и 27 между собой соединены последовательно (см. фиг. 10, 11 и 12), для чего служат соединительный патрубок 42, соединительная труба 43 с обратным клапаном 44 и пробковыми кранами 45 и 46.

Пробоотборник морской «ГУТИЗАР» работает следующим образом.

Поршень 4 с колонковой трубой 3 в гидроцилиндре 1 устанавливаются в верхней мертвой точке. В таком положении поддерживается сжатым воздухом, находящемся в подпоршневом пространстве гидроцилиндра 1 и ресивере 11. Ввинчивается заряженный пироклапан 14 в гидроцилиндр 1.

Поршни гидроцилиндров 25 и 27, устанавливаются в верхней мертвой точке; при таком их расположении упоры-стабилизаторы

20 будут находиться в вертикальном положении (см. фиг. 1, 2, 9 и 10). Закрывают пробковые крапы 10, 45 и 46. В таком виде пробоотборник на канате с плавучего средства опускают на дно океана (моря). При посадке на дно опорной рамой 12, ослабевают натяжение подъемного каната и тросика 36. Под гидростатическим давлением морской воды открывается запорный поршень 33, проходит через водопроводящие отверстия цилиндрика 34, калиброванное отверстие 39 в надпоршневое пространство гидроцилипдра 25 (см. фиг. 8). Поршень 29 под давлением морской воды движется вниз по гпдроцилиндру 25, а воздух из-под поршня 29 и по патрубку 42 попадает в гидроцилиндр 1 (см. фиг. 11). Рейка 24, находящаяся в постоянном зацеплении с шестсренкой 23, поворачивает ес на 90", а вместе с ней поворачивается ведущая коническая шестеренка 22. Ведущая коническая шестеренка 22 поворачивает на 90 в противоположные стороны ведомые конические шестеренки 21, последние медленно поворачивают упоры-стабилизаторы 20.

Каждый упор-стабилизатор 20 состоит из большей и меньшей части (разница незначительная). Один из упоров-стабилизаторов 20 в горизонтальном положении своей большей частью ложится на упор 41, а другой — меньшей частью подводится под упор 41 (см, фиг. 4, 5, 6 и 8). Это предотвращает поворот вокруг упоров-стабилизаторов 20 в момент внедрения колонковой трубы 3 в грунт дна.

После установки в горизонтальное положение упоров-стабилизаторов 20, часовой механизм (датчик) пироклапана 14 замыкает цепь электро источника, взрывается электродетонатор 18, разбивается направленным взрывом запорное стекло 17, морская вода под большим гидростатическим давлением (имеются в виду глубины 300 м и более) мгновенно врывается в гидроцилиндр 1, двигает поршень 4 с колонковой

649823

15

20 э

40 трубой 3 вниз по зеркалу гидроцилиндра 1, а реактивная сила, возникающая на корпусе гидроцнлиндра 1 стремится поднять его вверх, но реактивной. силе оказывают сопротивление упоры-стабилизаторы 20, удер кивая корпус гидроцилиндра 1 на месте.

Во время движения поршня 4 вниз сжатый воздух через обратный клапан 8 попадает в ресивер 11.

По мере внедрения колонковой трубы 3 в грунт вода по патрубку 42 проходит под поршень 27. Когда поршень 4 достигнет нижней мертвой точки, то вода открывает обратный клапан 44 и по трубе 43 войдет в гидроцилиндр 27 и начнет перемещать вниз поршень 30 вместе с рейкой 26. Рейка 26 войдет в зацепление с шестеренкой 23, повернув ее на 90, а она повернет на 90 коническую зубчатую передачу вместе с упорами-стабилизаторами 20, которые вновь примут псрвоначальное поло>кение, а вместе с ними и рейка 24 с поршнем 25 (см. фиг. 12). Вода из надпоршневого пространства гидроцилиндра 25 выбрасывается в окру>катощуто среду через обратный клапан 38 (см. фиг. 12 и 15). Во время движения поршня 30 вниз по зеркалу гидроцилиндра 27 воздух сжимается в камере

31. После совершения рабочего цикла пробоотборник канатом поднимается на борт плавучего средства. Упоры-стабилизаторы

20 во время спуска п подъема пробоотборника действуют в качестве стабилизатора, т. е. предотвращают вращение его вокруг подъемного каната. На палубе плавучего средства укладывают пробоотборник в горизо ITàëüíîì поло>кении, свинчивают коронку 5 с клапаном 6, а с другого конца колонковой труоы 3 вставлятот поршень, отвинчивают шланг от насоса и под гидравлическим давлением выдавливают колонку грунта, Через кран 45 выпускают морскую воду пз гидроцилиндров. Сжатый воздух, находящийся в камере 31, возвращает поршень 30 в верхнюю мертвую точку. Для этого предварительно рейку 26 выводят из зацепления с шестеренкой 23.

После этого открывают кран 10 и сжатый воздух пз ресивсра 11 по трубе 9 попадает в птдроцплпндр 1, возвращая поршень 4 с колонковой трубой 3 в верхнтою мертвую точку, свинчивают шланг насоса с колонковой трубы 3, удHëÿIoò поршень пз него, навинчиватот коронку 5 с клапаном 6 и перезаряжснньш ппроклапан, перекрывают все пробковые краны и пробоотборнпк вновь готов к повтореншо рабочего цикла, Формула изобретения

1. Пробоотборник морской, включающий колонковую трубу с гидр оцилиндром и пироклапаном, опорную раму и ресивер, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности отбора проб грунта за счет компенсации реактивной силы, действующей на гидроцилиндр колонковой трубы в момент ее внедрения в грунт, он снабжен упорами-стабилизаторами и поворотным механизмом стабилизаторов с гидроцплиндрами, которые связаны с полостью гидроцилттндра колонковой трубы и через автоматический впускной клапан с окружающей средой, 2. Пробоотборнпк по и, 1, о т л и ч а юшийся тем, что поворотный механизм стабилизаторов выполнен в виде шестеренчатой передачи с зубчатымтт рейками, связанными с гидроцплпндрами.

Источники пттформацпи. принятые во в:-тпманис прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 276847, кл. Е 21В 25!00, 1968.

2. Патент США Х 3561547, кл, 175 — 6, опубл. 1971.

649823

Ры2 10

Составитель В. Никулин

Редактор Е. Зубиетова Техред Н. Строганова Корректоры: И. Позняковская и Л. Брахнина

Заказ 79/14 Изд. № 187 Тираж 657 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2